東莞市凱豐儀器科技有限公司
大體分為接觸式三維掃描儀 和非接觸式三維掃描儀 。其中非接觸式三維掃描儀又分為光柵三維掃描儀(也稱拍照式三維掃描儀)和激光掃描儀。而光柵三維掃描又有白光掃描或藍(lán)光掃描等,激光掃描儀又有點(diǎn)激光、線激光、面激光的區(qū)別。
1:三維掃描儀的用途是創(chuàng)建物體幾何表面的 點(diǎn)云(point cloud),這些點(diǎn)可用來插補(bǔ)成物體的表面形狀,越密集的點(diǎn)云可以創(chuàng)建更精確的模型(這個(gè)過程稱做三維重建)。若掃描儀能夠取得表面顏色,則可進(jìn)一步在重建的表面上粘貼材質(zhì)貼圖,亦即所謂的材質(zhì)映射(texture mapping)。
2: 三維掃描儀可模擬為照相機(jī),它們的視線范圍都體現(xiàn)圓錐狀,信息的搜集皆限定在一定的范圍內(nèi)。兩者不同之處在于相機(jī)所抓取的是顏色信息,而三維掃描儀測(cè)量的是距離。
手持式三維掃描儀
手持式三維掃描儀原理:線激光手持三維掃描儀,自帶校準(zhǔn)功能,采用635nm的紅色線激光閃光燈,配有一部閃光燈和兩個(gè)工業(yè)相機(jī),工作時(shí)將激光線照射到物體上,兩個(gè)相機(jī)來捕捉這一瞬間的三維掃描數(shù)據(jù),由于物體表面的曲率不同,光線照射在物體上會(huì)發(fā)生反射和折射,然后這些信息會(huì)通過第三方軟件轉(zhuǎn)換為3D圖像。在掃描儀移動(dòng)的過程中,光線會(huì)不斷變化,而軟件會(huì)及時(shí)識(shí)別這些變化并加以處理。光線投射到掃描對(duì)象上的頻率高達(dá)28,000points/s,所以在掃描過程中移動(dòng)掃描儀,哪怕掃描時(shí)動(dòng)作很快,也同樣可以獲得很好的掃描效果,手持式三維掃描儀工作時(shí)使用反光型角點(diǎn)標(biāo)志貼,與掃描軟件配合使用,支持?jǐn)z影測(cè)量和自校準(zhǔn)技術(shù)。
定位目標(biāo)可以使操作員根據(jù)其需要的任何方式360°移動(dòng)物體。真正便攜手持三維掃描儀,可裝入手提箱,攜帶到作業(yè)現(xiàn)場(chǎng)或者工廠間轉(zhuǎn)移十分方便。實(shí)現(xiàn)激光掃描技術(shù)的一些最高數(shù)據(jù)質(zhì)量,保持較高解析度,同時(shí)在平面上保持較大三角形,從而生成較小的STL文件。設(shè)備的形狀和重量分布有利于長時(shí)間使用,避免發(fā)生肌肉骨骼問題。功能多樣并方便用戶使用,允許在狹小空間內(nèi)掃描幾乎任何尺寸、形狀或顏色的物體。
手持式三維掃描儀原理是基于拍照式三維掃描儀原有基礎(chǔ)上設(shè)計(jì)的產(chǎn)品,掃描創(chuàng)建物體表面的點(diǎn)云圖,這些點(diǎn)可用來插補(bǔ)成物體的表面形狀,點(diǎn)云越密集創(chuàng)建的模型更精準(zhǔn),可進(jìn)行三維重建。
隨著國內(nèi)三維掃描儀技術(shù)的成熟及在各行各業(yè)的普及,三維掃描技術(shù)已成為生產(chǎn)制造中的一項(xiàng)重要技術(shù)支撐,起著不可或缺的作用,并逐漸形成一門新的科學(xué)。如何正確高效的操作三維掃描儀成為了眾多企業(yè)關(guān)心的問題。使用同樣一款三維掃描儀掃描同一物體時(shí),不同的操作人員得到的數(shù)據(jù)結(jié)果度會(huì)有一定的差異,其原因便在于掃描人員在操作過程中所掌握的操作技巧。掌握三維掃描儀操作原理比較容易,但如果想成為“掃描專家”還需要一定的學(xué)習(xí)與反復(fù)操作。
三維光學(xué)掃描儀:主要包括三維激光掃描儀和拍照式三維掃描儀。本案例以精易迅的拍照式三維掃描儀為例,簡(jiǎn)單敘述如何快速掌握三維光學(xué)掃描儀的操作方法:
三維掃描儀使用方法
工具/原料
電腦
第一,前期的準(zhǔn)備工作(主要分三步)
1步驟1:確保穩(wěn)定的三維掃描環(huán)境
進(jìn)行三維掃描首先須確保三維掃描儀是建立在一個(gè)穩(wěn)定的環(huán)境中(包括光環(huán)境:避免強(qiáng)光和逆光對(duì)射;三維掃描儀的穩(wěn)固性等),要最大限度地減少環(huán)境破壞,確保三維掃描結(jié)果不會(huì)受到外部因素的影響。
2步驟2:三維掃描儀校準(zhǔn)(需要學(xué)習(xí))
在三維掃描前,對(duì)機(jī)器進(jìn)行校準(zhǔn)尤為關(guān)鍵的一步。三維掃描儀要知道自身在什么環(huán)境下進(jìn)行掃描,才能掃描出準(zhǔn)確的三維數(shù)據(jù)。在校準(zhǔn)過程中,要根據(jù)三維掃描儀預(yù)先設(shè)置的掃描模式,計(jì)算出掃描設(shè)備相對(duì)于對(duì)掃描對(duì)象的位置。
校準(zhǔn)掃描儀時(shí),應(yīng)根據(jù)掃描對(duì)象調(diào)整設(shè)備系統(tǒng)設(shè)置的三維掃描環(huán)境。正確的相機(jī)設(shè)置會(huì)影響掃描數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性,因此必須確保曝光設(shè)置是正確的。嚴(yán)格按照制造商的說明進(jìn)行校準(zhǔn)工作,仔細(xì)校正不準(zhǔn)確的三維數(shù)據(jù)。校準(zhǔn)后,可通過用三維掃描儀掃描已知三維數(shù)據(jù)的測(cè)量物體來檢查比對(duì),如果發(fā)現(xiàn)掃描儀掃描的精度無法實(shí)現(xiàn)時(shí),需要重新校準(zhǔn)掃描儀。
3步驟3 :對(duì)掃描物體表面進(jìn)行處理
有些物體表面掃描是比較困難的。這些物體包括半透明材料(玻璃制品、玉石),有光澤,或顏色較暗的物體。對(duì)于這些物體需要使用啞光白色顯像劑覆蓋被掃描物體表面,對(duì)掃描物體噴上薄薄的一層顯像劑,目的是是為了更好的掃描出物體的三維特征,數(shù)據(jù)會(huì)更精確。需要注意的是,顯像劑噴灑過多,會(huì)造成物體厚度疊加,對(duì)掃描精度造成影響。注:顯像劑不會(huì)對(duì)物體表面及人體造成損害,掃描完成后用清水洗掉即可。
第二,開始掃描工作
準(zhǔn)備工作完成后便可以對(duì)物體進(jìn)行掃描了。用三維掃描儀對(duì)掃描物體從不同的角度進(jìn)行三維數(shù)據(jù)捕捉,更改物體擺放方式或調(diào)整三維掃描儀相機(jī)方向,對(duì)物體進(jìn)行全方位的掃描。
第三,后期處理工作(主要分兩步,比較簡(jiǎn)單)
1步驟1:點(diǎn)云處理
目前市面上流行的三維掃描儀均為點(diǎn)云自動(dòng)拼接方式,無需后期手動(dòng)拼接,即對(duì)物體表面掃描完成后,系統(tǒng)會(huì)自動(dòng)生成物體的三維點(diǎn)云圖形。但需要操作人員對(duì)掃描得到的點(diǎn)云數(shù)據(jù)去除噪點(diǎn)(即多余的點(diǎn)云)以及對(duì)其進(jìn)行平滑處理。
2步驟2:數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換
點(diǎn)云處理完后,要對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行轉(zhuǎn)換,目前都是系統(tǒng)軟件自動(dòng)將點(diǎn)云數(shù)據(jù)直接轉(zhuǎn)換成STL文件的。生成的STL數(shù)據(jù)可以與市面上通用的3D軟件對(duì)接。
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